[發明專利]雙路電光掃描直視合成孔徑激光成像雷達發射系統

有效

• 申請號: 201310460508.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103543443A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 盧智勇;職亞楠;孫建鋒;周煜;劉立人;張寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S7/481
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及激光雷達，特別是一種雙路電光掃描直視合成孔徑激光成像雷達發射系統，用作直視合成孔徑激光成像雷達中的光學發射裝置。通過電光掃描器在交軌向進行雙路線性的電光掃描，產生交軌向目標點橫向位置的線性項相位調制，通過柱面鏡在順軌向進行相位調制，產生順軌向目標點縱向位置為中心的二次項相位歷程，最終獲得的偏振正交的拋物等位線相位差波面，是用以實現雷達二維平面目標成像的關鍵技術。

背景技術

合成孔徑激光成像雷達的原理取之于射頻領域的合成孔徑雷達原理，是能夠在遠距離得到厘米量級成像分辨率的唯一的光學成像觀察手段。傳統的合成孔徑激光成像雷達都是在側視的條件下進行光波發射和數據接收，采用光學外差接收，受大氣擾動、運動平臺振動、目標散斑和激光雷達系統本身相位變化等影響很大，還要求拍頻信號的初始相位嚴格同步并且需要長距離延時來控制相位的變化，在實際的應用中是很困難的。而且傳統的合成孔徑激光成像雷達中激光發射光源頻率的線性調制大都采用機械調制，其調制速度受到限制。

在先技術[1]（直視合成孔徑激光成像雷達原理，光學學報，Vol.32,0928002-1～8,2012）和先技術[2](劉立人，直視合成孔徑激光成像雷達，公開號：CN102435996)所述的直視合成孔徑激光成像雷達，采用波前變換原理對目標投射兩個同軸同心且偏振正交的光束并且進行自差接收，在交軌向進行空間線性相位調制，實現一維傅里葉變換聚焦成像，在順軌向進行二次相位歷程，實現共軛二次項相位匹配濾波成像。其中，雷達搭載平臺的運動方向為順軌方向，順軌的正交方向為交軌方向。

在先技術[1]和[2]所述的直視合成孔徑激光成像雷達，具有能夠自動消除大氣、運動平臺、光雷達系統和散斑產生的相位變化和干擾，允許使用低質量的接收光學系統，不需要光學延時線，無需進行實時拍頻信號相位同步，成像無陰影，可以使用各種具有單模和單頻性質的激光器，同時采用空間光橋接器實現相位的復數解調，電子設備簡單等特點。但是該直視合成孔徑激光成像雷達提出的發射系統方案是采用兩個光束偏轉器對兩光束進行對向掃描使得內發射場的光場分布為空間相位二次項形式，這時只有要求保持精確同步才能獲得交軌向的線性相位調制，要使兩光束對向掃描的精確同步是比較困難和復雜的，同時，其光束偏轉器一般采用機械偏轉掃描，響應速度慢，轉動慣量大，不利于機載等高速搭載平臺上的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服上述先技術在發射系統中存在的不足，提出一種雙路電光掃描直視合成孔徑激光成像雷達發射系統，該發射系統采用4個偏振分束器，使得兩光束經過電光掃描器的偏振態一致但最終系統出射的兩光束偏振態正交，這樣可以通過電光掃描器對交軌向相位進行調制，通過柱面鏡對順軌向波面相位進行調制，就能直接在快時間軸上產生與目標交軌向位置有關的空間線性相位項調制，在慢時間軸上產生目標順軌向的空間二次項相位歷程。

本發明的技術解決方案如下：

一種雙路電光掃描直視合成孔徑激光成像雷達發射系統，其構成包括激光器、半波片、孔徑光闌、第一偏振分束器、第一電光掃描器、第一柱面鏡、第二偏振分束器、第一1/4波片、第一反射鏡、第三偏振分束器、第二1/4波片、第二反射鏡、第二電光掃描器、第二柱面鏡、第四偏振分束器、發射望遠鏡主鏡，此外還有高壓電源和信號發生器；所述的第一電光掃描器出射面緊靠第一柱面鏡，所述的第二電光掃描器出射面緊靠第二柱面鏡，所述的第一柱面鏡和第二柱面鏡均位于發射望遠鏡主鏡的前焦面，所述的高壓電源連接第一電光掃描器和第二電光掃描器，并由信號發生器產生線性脈沖信號用以控制高壓電源產生線性變化的電壓，所述的第一電光掃描器和第二電光掃描器掃描的方向符號相反，所述的第一電光掃描器和第二電光掃描器掃描方向為交軌向，第一柱面鏡和第二柱面鏡的調制波面為順軌向。上述部件的位置關系如下：